半導體與集成電路

A. 半導體集成電路是什麼東西

集成電路（integrated circuit）是一種微型電子器件或部件。採用一定的工藝，把一個電路中所版需的晶體管、權二極體、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，製作在一小塊或幾小塊半導體晶片或介質基片上，然後封裝在一個管殼內，成為具有所需電路功能的微型結構；其中所有元件在結構上已組成一個整體，使電子元件向著微小型化、低功耗和高可靠性方面邁進了一大步

B. 晶元、半導體和集成電路之間的區別是什麼

1.晶元，又稱微電路（microcircuit）、微晶元（microchip）、集成電路（英語：integrated
circuit，
IC）。是指內含集成電路的矽片，體積很小，常常是計算機或其他電子設備的一部分。
晶元（chip）就是半導體元件產品的統稱。是集成電路（IC，
integrated
circuit）的載體，由晶圓分割而成。
矽片是一塊很小的硅，內含集成電路，它是計算機或者其他電子設備的一部分。
2.半導體（
semiconctor），指常溫下導電性能介於導體（conctor）與絕緣體（insulator）之間的材料。半導體在收音機、電視機以及測溫上有著廣泛的應用。如二極體就是採用半導體製作的器件。半導體是指一種導電性可受控制，范圍可從絕緣體至導體之間的材料。無論從科技或是經濟發展的角度來看，半導體的重要性都是非常巨大的。今日大部分的電子產品，如計算機、行動電話或是數字錄音機當中的核心單元都和半導體有著極為密切的關連。常見的半導體材料有硅、鍺、砷化鎵等，而硅更是各種半導體材料中，在商業應用上最具有影響力的一種。
物質存在的形式多種多樣，固體、液體、氣體、等離子體等。我們通常把導電性差的材料，如煤、人工晶體、琥珀、陶瓷等稱為絕緣體。而把導電性比較好的金屬如金、銀、銅、鐵、錫、鋁等稱為導體。可以簡單的把介於導體和絕緣體之間的材料稱為半導體。
3.集成電路（integrated
circuit）是一種微型電子器件或部件。採用一定的工藝，把一個電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，製作在一小塊或幾小塊半導體晶片或介質基片上，然後封裝在一個管殼內，成為具有所需電路功能的微型結構；其中所有元件在結構上已組成一個整體，使電子元件向著微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面邁進了一大步。它在電路中用字母「IC」表示。集成電路發明者為傑克·基爾比（基於鍺（Ge）的集成電路）和羅伯特·諾伊思（基於硅（Si）的集成電路）。當今半導體工業大多數應用的是基於硅的集成電路。
是20世紀50年代後期一60年代發展起來的一種新型半導體器件。它是經過氧化、光刻、擴散、外延、蒸鋁等半導體製造工藝，把構成具有一定功能的電路所需的半導體、電阻、電容等元件及它們之間的連接導線全部集成在一小塊矽片上，然後焊接封裝在一個管殼內的電子器件。其封裝外殼有圓殼式、扁平式或雙列直插式等多種形式。集成電路技術包括晶元製造技術與設計技術，主要體現在加工設備，加工工藝，封裝測試，批量生產及設計創新的能力上。

C. 半導體分立器件與集成電路是什麼

半導體分立器件自從20世紀50年代問世以來，曾為電子產品的發展發揮了重要的作用。現在，雖然集成電路已經廣泛應用，並在不少場合取代了晶體管，但是應該相信，晶體管到任何時候都不會被全部廢棄。因為晶體管有其自身的特點，還會在電子產品中發揮其他元器件所不能取代的作用，所以晶體管不僅不會被淘汰，而且還將有所發展。

1半導體分立器件的命名

按照國家規定，國內半導體分立器件的命名由五部分組成，如表3-9所示。例如2AP9，「2」表示二極體，「A」表示N型鍺材料，「P」表示普通管，「9」表示序號。又如3DG6，「3」表示三極體，「D」表示NPN硅材料，「G」表示高頻小功率管，「6」是序號。

有些小功率晶體三極體是以四位數字來表示型號的，具體特性參數如表3-10所示。

近年來，國內生產半導體器件的各廠家紛紛引進外國的先進生產技術，購入原材料、生產工藝及全套工藝標准，或者直接購入器件管芯進行封裝。因此，市場上多見的是按照國外產品型號命名的半導體器件，符合國家標准命名的器件反而買不到。在選用進口半導體器件時，應該仔細查閱有關資料，比較性能指標。

2二極體

按照結構工藝不同，半導體二極體可以分為點接觸型和面接觸型。點接觸型二極體PN結的接觸面積小，結電容小，適用於高頻電路，但允許通過的電流和承受的反向電壓也比較小，所以適合在檢波、變頻等電路中工作；面接觸型二極體PN結的接觸面積較大，結電容比較大，不適合在高頻電路中使用，但它可以通過較大的電流，多用於頻率較低的整流電路。

表3-9國產半導體分立器件的命名

註：fa為工作頻率，Pc為工作功率。

表3-10通用型小功率三極體

註：fT為工作頻率。

半導體二極體可以用鍺材料或硅材料製造。鍺二極體的正向電阻很小，正向導通電壓約為0.15～0.35V，但反向漏電流大，溫度穩定性較差；硅二極體的反向漏電流比鍺二極體小得多，缺點是需要較高的正向電壓（0.5～0.7V）才能導通，只適用於信號較強的電路。

二極體應該按照極性接入電路，大部分情況下，應該使二極體的正極（或稱陽極）接電路的高電位端，而穩壓管的負極（或稱陰極）要接電源的正極，其正極接電源的負極。

1）常用二極體的外形和符號

常用二極體的外形和符號如圖3-16所示。

圖3-20常見集成電路的封裝

對於單列直插式集成電路也讓引出腳朝下，標志朝左邊，從左下角第一個引出腳到最後一個引出腳依次為1，2，3，…。

4）集成電路的使用常識

集成電路是一種結構復雜、功能多、體積小、價格貴、安裝與拆卸麻煩的電氣器件，在選購、檢測和使用中應十分小心。

（1）使用前要搞清楚集成電路的功能、引腳功能、外形封裝等。

（2）安裝集成電路要注意方向，不同型號之間的互換應更加註意。

（3）對功率型集成電路要有足夠的散熱器，並盡量遠離熱源。

（4）切忌帶電拔插集成電路。

（5）在手工焊接電子產品時，一般應該最後裝配焊接集成電路，不得使用大於45W的電烙鐵，每次焊接時間不得超過10s。

D. 現代集成電路主要使用什麼作為半導體材料

答案如下：

1.元素半導體有鍺、硅、硒、硼、碲、銻等。50年代，鍺在半導體中佔主導地位，但 鍺半導體器件的耐高溫和抗輻射性能較差，到60年代後期逐漸被硅材料取代。用硅製造的半導體器件，耐高溫和抗輻射性能較好，特別適宜製作大功率器件。

3.無定配森茄形半導體材料 用作半導體的玻璃是一種非晶體無定形半導體材料，分為氧化物玻璃和非氧化物玻璃兩種。這類材料具有良好培察的開關和記憶特性和很強的抗輻射能力，主要用來製造閾值開關、記憶開關和固體顯示器件。

4.有機增導體材料已知的有機半導體材料有幾十種，包括萘、蒽、聚丙烯腈、酞菁和一些芳香族化合物等，目前尚未得到應用 。

E. 為什麼集成電路要放在半導體上

集成電路稱「邏輯電路」，它的工作原理是傳遞0、1的電信號。1、0這兩個符號，在電回學中答，可以分別表示為晶體管的開和關、磁碟的磁化和未磁化、光碟的平面和凹坑……而半導體，如硅，在元素周期表中它們處於金屬和非金屬之間，所以，它們的導電性既沒有導體那麼強，又不會像絕緣體那樣完全隔絕電流，而是可以被人工控制它們的導電性。所以，用半導體製成的集成電路，可以隨時地改變半導體的導電性，它們導電、不導電分別能表示為1和0，所以能夠處理數據。現在我們使用的收音機、電視、電腦，大部分器件都是用半導體製成的集成電路製造的。

F. 半導體的半導體與集成電路的關系

半導體是指導電性能介於導體和絕緣體之間的材料。我們知道，電路之所以具有某種功能，主要是因為其內部有電流的各種變化，而之所以形成電流，主要是因為有電子在金屬線路和電子元件之間流動（運動/遷移）。所以，電子在材料中運動的難易程度，決定了其導電性能。常見的金屬材料在常溫下電子就很容易獲得能量發生運動，因此其導電性能好；絕緣體由於其材料本身特性，電子很難獲得導電所需能量，其內部很少電子可以遷移，因此幾乎不導電。而半導體材料的導電特性則介於這兩者之間，並且可以通過摻入雜質來改變其導電性能，人為控制它導電或者不導電以及導電的容易程度。這一點稱之為半導體的可摻雜特性。
前面說過，集成電路的基礎是晶體管，發明了晶體管才有可能創造出集成電路，而晶體管的基礎則是半導體，因此半導體也是集成電路的基礎。半導體之於集成電路，如同土地之於城市。很明顯，山地、丘陵多者不適合建造城市，沙化土壤、石灰岩多的地方也不適合建造城市。「建造」城市需要選一塊好地，「集成」電路也需要一塊合適的基礎材料——就是半導體。常見的半導體材料有硅、鍺、砷化鎵（化合物），其中應用最廣的、商用化最成功的當推「硅」。
那麼半導體，特別是硅，為什麼適合製造集成電路呢？有多方面的原因。硅是地殼中最豐富的元素，僅次於氧。自然界中的岩石、砂礫等存在大量硅酸鹽或二氧化硅，這是原料成本方面的原因。硅的可摻雜特性容易控制，容易製造出符合要求的晶體管，這是電路原理方面的原因。硅經過氧化所形成的二氧化硅性能穩定，能夠作為半導體器件中所需的優良的絕緣膜使用，這是器件結構方面的原因。最關鍵的一點還是在於集成電路的平面工藝，硅更容易實施氧化、光刻、擴散等工藝，更方便集成，其性能更容易得到控制。因此後續主要介紹的也是基於硅的集成電路知識，對硅晶體管和集成電路工藝有了解後，會更容易理解這個問題。
除了可摻雜性之外，半導體還具有熱敏性、光敏性、負電阻率溫度、可整流等幾個特性，因此半導體材料除了用於製造大規模集成電路之外，還可以用於功率器件、光電器件、壓力感測器、熱電製冷等用途；利用微電子的超微細加工技術，還可以製成MEMS（微機械電子系統），應用在電子、醫療領域。

G. 晶元，半導體和集成電路的區別

1、分類不同

晶元在電子學中是一種把電路小型化的方式，並時常製造在半導體晶圓表面上。

半導體指常溫下導電性能介於導體與絕緣體之間的材料。半導體在消費電子、通信系統、醫療儀器等領域有廣泛應用。

集成電路是一種微型電子器件或部件。採用一定的工藝，把一個電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起。

2、特點不同

晶元將電路製造在半導體晶元表面上的集成電路又稱薄膜集成電路。另有一種厚膜集成電路是由獨立半導體設備和被動組件，集成到襯底或線路板所構成的小型化電路。

物質存在的形式多種多樣，固體、液體、氣體、等離子體等等。通常把導電性差的材料，如煤、人工晶體、琥珀、陶瓷等稱為絕緣體。

集成電路技術包括晶元製造技術與設計技術，主要體現在加工設備，加工工藝，封裝測試，批量生產及設計創新的能力上。

3、功能不同

晶元晶體管發明並大量生產之後，各式固態半導體組件如二極體、晶體管等大量使用，取代了真空管在電路中的功能與角色。

半導體是指在常溫下導電性能介於導體與絕緣體之間的材料。半導體主要運用在收音機、電視機和測溫上。半導體是指一種導電性可控，范圍從絕緣體到導體之間的材料。從

集成電路具有體積小，重量輕，引出線和焊接點少，壽命長，可靠性高，性能好等優點，同時成本低，便於大規模生產。